一、城市集中供热管网现状及特点

随着国民经济的迅速增长，城市化建设进程逐渐加快，其最显著的特点是大中城市不断向周边县市扩展。城市的扩展必然要新建和翻新许多工民建筑，供热管网也需要不断扩展与更新。但是，供热管网在建设之初考虑并不周全，其扩展能力远远满足不了用户的需求。为了节约成本，供热管网多是一段一段地施工，呈单一枝状延伸。而为了满足一些特殊用户的需要，甚至采取加粗管道的办法，出现了二次网管径大于主管网管径的不合理现象。供热管网的合理布局是城市建设和发展的前提条件。因此，必须对其进行合理地优化设计。国城市集中供热管网的特点主要是热用户分布区域广、分支多。在管网发生事故时，通常允许有若干小时的停供修复时间。同时有些热网为提高供热可靠性和应付供热发展的不确定性，在规划设计时就将热网像市政给水管网一样成网格状布置，而这样存在一定的问题，水力工况和控制十分复杂。因此，应结合供热管网的特点，对城市集中供热管网进行优化设计。

二、 供热管网的优化设计

供热管网优化可分为三个方面，其一是管线布局优化，其二是管管径设计优化，其三是管理运行的优化。把握好这三个方面的优化设计，将极大提高供热管网的运行稳定性，同时也为城市的科学规划奠定了良好的基础。

1、管线的布局优化

管网的管线布局上必须达到两个目标，即技术上要可靠，经济上要合理。技术上可靠是指管线应少穿主要交通线，一般平行于道路中心线并应尽量敷设在车行道以外的地方，地上敷设的管道，更要达到不影响城市环境美观，不妨碍交通的目标；管线还应尽量避开土质松软地区、地震断裂带、滑坡危险地带以及地下水位高等不利地段；供热管道与各种管道、建筑物应协调安排相互之间的距离，保证运行安全、施工及检修方便。经济上合理是指要注意管线上的阀门、补偿器和某些管道附件的合理布置；主干线应尽量走热负荷集中区，尽可能使其数量减少。

2、管径的设计优化

在管线布局、管径设计和管网运行这三部分中，管径的优选是优化设计的核心问题。在管径的设计优化过程中，要根据工程实际给定管径的上限，使管径能在合理的范围内取值。管网设计时，各管段的直径是根据供热管网各管段的计算流量和比压降范围来选定，而流量大小最终由热负荷而确定，管径确定前，需要对各管段的现有热负荷进行准确计算，对负荷将来的增容进行合理预测。根据流动力学性质，管径愈小产生的流动阻力愈大，输送过程消耗越大，生产成本变高。相反管径愈大产生的流动阻力愈小，生产成本变低，但由于使用较粗管道，大大增加了基建投资。因此，衡量两种情况的得失，最终选择两者兼顾的方案。

3、管网的运行优化

从我国各城市集中供暖的情况来看，经济性差、浪费严重是最显著的特点。而随着供暖技术的不断发展，各种新的供热系统被应用，供热管网的调节工作日益受到重视。目前，在调节工作中普遍遇到的问题是供热管网冷热不均的现象，这一现象的主要原因是水力失调所致。换句话说，管网内水力平衡是管网系统平稳运行的关键要素。消除水力失衡的办法是加装动态调控设备，利用其预设功能对各个环路进行调节。这种设备不仅实现了自动调控，还不影响其他环路的用热量，也不产生噪音或振动。但是不能过分依赖这种设备，有的时候可能因某些原因而出现稳态失调，所以使用动态系统时一定要注意对稳态失调的防范。

三、供热管网的防腐

管道的腐蚀，轻则洞穿管壁造成渗漏，重则管壁无法承受热媒压力而爆炸，严重危害用户的安全。近几年供热管网普遍使用直埋预制保温管，这种管道敷设技术施工方便、造价低且不影响城市环境美化。然而预埋管道一旦腐蚀，极难查出泄漏点，给维修工作带来了极大不便。当然，这种方法的后期维护成本之大也是显而易见的。因此，要对供热管道的腐蚀问题引起足够重视，将管道的腐蚀程度降到最低，以提高企业的经济效益。

1、供热管网腐蚀的主要因素

3.1.1 水中溶解氧的浓度

《低压锅炉水质标准》对大于95℃的热水锅炉用水有严格规格，不允许水中的溶解氧大于0.1 mg/L。通常的工业用水pH一般在6.0～9.0之间，在这种情况下，水中的饱和氧正是一种去极剂，可以氧化管道形成铁锈。有资料显示，如果水中溶解氧含量低于0.1 mg/L，那么氧腐蚀速度约为0.03 mm/a，也就是说普通供热管网的使用寿命在三十年以上。然而如果水中溶解氧含量达到8 mg/l时，氧腐蚀速度约为1.2 mm/a，供热管网的使用寿命可想而知了。因此，水中溶解的氧含量是防止管网腐蚀的措施之一。

3.1.2 水的酸碱度

一般来讲，pH在4.0～10.0之间，管网的腐蚀速度主要受水中的溶解氧含量的影响。pH4.0～7.0之间主要是缓慢的吸氧和析氢的反应，腐蚀慢且均匀；pH7.0～10.0之间主要是氧的去极化和氢氧化亚铁氧化反应，这些反应极其缓慢，甚至在接近10.0时，金属表层形成的保护层具有极强的防腐作用。然而，在pH<4.0时，析氢反应就会强烈，此时的腐蚀速度急剧增长；在pH>10.0时，会出现局部腐蚀过度的情况，这与孔蚀和溃疡十分相似。

3.1.3 水的温度

水温也是管网腐蚀的重要因素。根据化学动力学规律，当温度升高时金属离子活化能变大，化学反应速度加快。供热管网是封闭系统，热媒温度在90℃以上，这时电解质的电阻降低，Fe2+在水溶液中的速度加快，从而加速了腐蚀。有关资料显示，如果水溶解氧给定，温度每增加30℃，腐蚀速度将增加一倍。

3.1.4 盐的浓度

在供热管网内使用的是纯化水，而不是支离子水。所以当水中盐浓度变高，导电能力就会增加，同时腐蚀也会随之增加，这种状态会一直持续到盐的浓度十分高而抑制氧化反应。供热管网用的纯化水盐浓度不会很高，所以始终处于加速腐蚀的状态，可见盐浓度也是不可忽略的因素。

2、供热管网的防腐措施

3.2.1 供热管网外的防腐

① 选择合理的保温材料。管网外腐蚀多是管周湿度过大引起的，所以选择保温材料时要注意吸水性，尽量选用吸水性较小的材料。

② 管道外保护层要加设防水层，尽量使外界水无法进入到保温层中。

③ 在地沟敷设时，需保证地沟干燥通风且有排水措施，可能减少预埋管道周围的含湿量。

④ 选择合理的介质温度。高温送热固然可以起到一定的升温作用，减少管道外腐蚀，但会加速管道内腐蚀。所以应进行经济分析之后选择最佳的介质温度。

3.2.2 供热管网内的防腐

① 降低溶解氧浓度。由分析可知，供热管网内部腐蚀主要原因是溶解氧，因此必须投入有效的除氧系统，使热媒始终达准。

② 调节管网的pH，使其处于合理范围内。

③ 严格控制管网的涌漏，如有发现立即解决，防止补水过多引起腐蚀。

④ 管网在停运期间，要将内部水全部放出，然后充满新的经化学处理、除氧的软化水。如果再加入缓蚀剂，效果将更好。

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